MEMS振动式微陀螺数字化驱动电路及其振动特性实验研究

发布时间：2024-05-19 03:18

　　随着微机电系统(MEMS)技术的进步,惯性传感器件得到了极大的发展,成为应用最广泛的微机电器件之一。MEMS振动式微陀螺是其中一种主流类型的惯性传感器。这种微陀螺能够测量系统加速度,并进一步计算其速度和位移,实现物体的精确定位,被广泛用于航天、军工和消费电子等领域。MEMS振动式微陀螺工作时处于某种模态的共振状态,所以高效获取高品质的工作共振模态是提高性能的主要途径。因此,驱动信号频率分辨率要高,以保证能准确找到谐振频率点;信号幅值要稳定及可调,以保证微陀螺产生足够的振动幅值。本论文对MEMS振动式微陀螺的驱动方式和原理进行了研究和说明,以PZT压电式振动微陀螺为研究对象,设计了符合微陀螺驱动的驱动电路,结合现场可编程门阵列(FPGA)嵌入式系统对驱动电路进行数字控制,分别采用直接数字合成技术(DDS)和自动增益控制技术(AGC)实现输出信号频率和幅值的精确可调。本文根据MEMS振动式微陀螺的工作原理,通过FPGA对DDS进行数字信号控制,使DDS产生微陀螺驱动信号,通过FPGA改变DDS的频率控制字,信号频率控制精度可以达到0.1Hz。通过AGC可以控制驱动信号的幅值,增益倍数可达0...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1傅科摆实验装置

利用一个惯性和动量极大的摆有力证明了地球自转，后世将他实验采用的装置称为傅科摆，如图1-1所示。图1-1傅科摆实验装置[1]Fig.1-1Foucaultpendulumexperimentdevice傅科通过傅科摆及后续的研究发现在高速转动中物体具有定轴性，他将具....

图1-2现代不同类型陀螺仪

c)半球谐振陀螺仪[5]d)MEMS陀螺仪misphericalresonatorgyroscoped)MEMSgyroscope图1-2现代不同类型陀螺仪Fig.1-2Differenttypesofmoderngyroscopes陀螺仪的应用微....

图1-3MEMS微陀螺传统应用领域

c)汽车导航d)小型军用飞行器c)Automobilenavigationd)Smallmilitaryaircraft图1-3MEMS微陀螺传统应用领域Fig.1-3TraditionalapplicationsofMEMSgyroscopea)....

图1-5音叉式线振动微陀螺仪[13]

MEMS微陀螺仪也得到了应用，如智能手机由于微陀螺能够感知多个自由度的变化，因此手通过内部芯片处理，在终端能够显示对应的结果陀螺能够用于导航定位和姿态调整，在目前研，MEMS微陀螺也有很多应用，如家居机器人[1微陀螺研究现状微陀螺是一种基于科氏效应的陀螺仪。它根据角位移进行检....

本文编号：3977533